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深空探测相机超轻主支撑结构优化设计

刘奉昌 李威 董吉洪 赵伟国 赵海波 李晓波

刘奉昌, 李威, 董吉洪, 赵伟国, 赵海波, 李晓波. 深空探测相机超轻主支撑结构优化设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214003-1214003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
引用本文: 刘奉昌, 李威, 董吉洪, 赵伟国, 赵海波, 李晓波. 深空探测相机超轻主支撑结构优化设计[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214003-1214003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
Liu Fengchang, Li Wei, Dong Jihong, Zhao Weiguo, Zhao Haibo, Li Xiaobo. Optimization design of the ultra-light main supporting structure of deep space detection camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1214003-1214003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
Citation: Liu Fengchang, Li Wei, Dong Jihong, Zhao Weiguo, Zhao Haibo, Li Xiaobo. Optimization design of the ultra-light main supporting structure of deep space detection camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1214003-1214003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214003

深空探测相机超轻主支撑结构优化设计

doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
基金项目: 

国家重点科技项目(Y3HD1SA130)

详细信息
    作者简介:

    刘奉昌(1994-),男,硕士生,主要从事空间光学遥感器光机结构设计与分析方面的研究。Email:liufengchang17mails.ucas.edu.cn

  • 中图分类号: TP703;V447+.1

Optimization design of the ultra-light main supporting structure of deep space detection camera

  • 摘要: 根据深空探测相机轻质高刚度、高性能的要求,设计了一种超轻主支撑结构。深空探测相比于地球探测环境更加严苛,主支撑结构作为主承力结构,其在发射、在轨环绕阶段都应具有高稳定性,来保持各光学元件之间的相对位置不变。与传统方法相比,文中采用拓扑优化得到清晰的主支撑结构的最佳传力路径,然后通过尺寸优化来提高主支撑结构基频。最后进行轻量化设计,其前后框架结构轻量化率达到90%以上。仿真分析和试验结果表明,主支撑结构满足公差要求且基频(80.264 Hz)远远高于整星一阶频率,应用光学测量的方法振前、振后前框架相对于后框架倾角为3、0.3,满足光学系统的公差要求,具有较好的稳定性。大量级力学试验后系统的波像差/14,满足光学系统成像质量要求。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-05
  • 修回日期:  2019-11-15
  • 刊出日期:  2019-12-25

深空探测相机超轻主支撑结构优化设计

doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
    作者简介:

    刘奉昌(1994-),男,硕士生,主要从事空间光学遥感器光机结构设计与分析方面的研究。Email:liufengchang17mails.ucas.edu.cn

基金项目:

国家重点科技项目(Y3HD1SA130)

  • 中图分类号: TP703;V447+.1

摘要: 根据深空探测相机轻质高刚度、高性能的要求,设计了一种超轻主支撑结构。深空探测相比于地球探测环境更加严苛,主支撑结构作为主承力结构,其在发射、在轨环绕阶段都应具有高稳定性,来保持各光学元件之间的相对位置不变。与传统方法相比,文中采用拓扑优化得到清晰的主支撑结构的最佳传力路径,然后通过尺寸优化来提高主支撑结构基频。最后进行轻量化设计,其前后框架结构轻量化率达到90%以上。仿真分析和试验结果表明,主支撑结构满足公差要求且基频(80.264 Hz)远远高于整星一阶频率,应用光学测量的方法振前、振后前框架相对于后框架倾角为3、0.3,满足光学系统的公差要求,具有较好的稳定性。大量级力学试验后系统的波像差/14,满足光学系统成像质量要求。

English Abstract

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